[发明专利]一种环糊精基有机催化剂催化CO2

说明书

本发明涉及一类聚醚功能化的环糊精基生物质有机催化剂催化CO₂和环氧化物环加成制备环状碳酸酯的方法，为了改善传统的环糊精基有机催化剂因分子间氢键网络导致的有效利用率低的问题，本发明将一类新型的聚醚有机碱盐功能强化的环糊精基有机催化剂应用于CO₂和环氧化物的环加成反应中，高效高选择性地合成了环状碳酸酯类化合物；本发明提供的催化体系具有无金属、无溶剂、无助催化剂，多功能耦合协同催化，催化活性高，底物相容性好和催化剂具有长期的稳定性等优点，符合绿色合成的工艺要求。

技术领域

本发明涉及化学化工技术领域，具体地涉及一类聚醚功能化的环糊精基生物质有机催化剂催化CO₂和环氧化物环加成制备环状碳酸酯的方法。

背景技术

二氧化碳(CO₂)是导致全球气候变暖的主要温室气体，也是地球上取之不尽、廉价、无毒、可循环再生的绿色C₁资源。实现CO₂的资源化利用对CO₂的减排、改善环境和降低人类对化石燃料的依赖具有重要的战略意义。近年来，环状碳酸酯作为高附加值化学品在精细化工、锂电池制造、聚碳酸酯和聚氨酯的合成等领域获得了广泛应用。而由CO₂与环氧化物环加成制备环状碳酸酯是一种具有100％原子经济性的绿色化学方法，其作为有毒光气合成法的替代是CO₂高效资源化利用的重要途径之一，一直备受学术界和工业界的关注。然而，CO₂是热力学稳定的分子，实现CO₂高效转化的关键是高效催化剂的研制与开发。金属基催化剂(Dalton Trans.2018,47,13281–13313.)，特别是金属配合物，通常具有较高的催化活性，然而，许多金属基催化剂选择性较差，对水解和/或氧化敏感，或有毒。因此，发展高效的有机催化剂替代金属基催化剂(Green Chem.2021,23,77–118；Catal.Sci.Technol.2017,7,2651–2684.)，实现CO₂的高效催化转化一直是CO₂资源化利用领域持续关注的焦点。各种类型的有机催化剂被相继报道，如，有机鎓盐和离子液体(J.Environ.Sci.2021,99,281–295；Green Chem.2019,21,2544–2574；Sci.ChinaChem.2018,61,1486-1493.)、有机胺和超强碱(Synlett,2019,31,183-188；Bull.KoreanChem.Soc.2019,40,1033–1038.)、氮杂环卡宾和氮杂环烯烃(Sci.China Chem.2017,60,904–911；Green Chem.2015,17,4009–4015.)、磷叶立德(ACS Catal.2015,5,6773–6779.)、有机氢键供体/季铵盐(或有机碱)二元催化体系(Catal.Sci.Technol.2019,9,3879–3886；Org.Lett.2019,21,1397-1401.)、生物质基有机催化剂(Green Chem.2020,22,7665–7706)等。其中，生物质基有机催化剂因其绿色、无毒、可再生、易降解、储量丰富和廉价易得等特点成为有机催化剂中最具有竞争力和应用前景的催化剂之一。